2018高中化學(xué) 第一單元 走進化學(xué)工業(yè) 1.3 純堿的生產(chǎn)課件 新人教版選修2.ppt

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課題3純堿的生產(chǎn) 1 能記住索爾維制堿法和侯氏制堿法的化學(xué)反應(yīng)原理 主要原料和生產(chǎn)過程 2 能說出純堿的重要性質(zhì)和用途 一 二 三 一 純堿的存在與用途1 純堿的存在碳酸鈉 俗名純堿 在自然界中存在相當廣泛 生長于鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳酸鈉 大量的碳酸鈉主要來自于地表堿湖 由湖水可得到天然堿 2 純堿的用途很多工業(yè)都要用到碳酸鈉 如玻璃 制皂 造紙 紡織和漂染等 碳酸鈉作為原料還可以用于生產(chǎn)其他含鈉的化合物 碳酸鈉也被大量地應(yīng)用于生活中 一 二 三 1 從天然堿的形成推測Na2CO3在水中結(jié)晶析出主要受到哪些因素的影響 2 根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分 請你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)Na2CO3的主要原料是什么 為什么 提示 1 根據(jù)固體物質(zhì)在水中溶解度的影響因素 溫度 結(jié)晶水合物的組成及溶劑的質(zhì)量等因素影響Na2CO3在水中的結(jié)晶析出 一 二 三 二 氨堿法生產(chǎn)純堿氨堿法也稱索爾維制堿法 其原料是食鹽 氨和二氧化碳 1 生成碳酸氫鈉和氯化銨將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中 可得到碳酸氫鈉和氯化銨 2 制取碳酸鈉 1 將析出的NaHCO3晶體煅燒 即得Na2CO3 化學(xué)方程式 2NaHCO3Na2CO3 H2O CO2 2 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨 以便循環(huán)使用 化學(xué)方程式為2NH4Cl Ca OH 2CaCl2 2NH3 2H2O 一 二 三 3 優(yōu) 缺點 1 優(yōu)點 原料便宜易得 產(chǎn)品純度高 氨和部分二氧化碳可以循環(huán)使用 制造步驟簡單 2 缺點 食鹽的利用率低 只有70 產(chǎn)生了當時認為無用的氯化鈣 氨堿法中飽和食鹽水先氨化再通CO2的原因是什么 能否先向食鹽水中通入CO2使之飽和 再通入氨氣 提示不能先碳酸化后氨化 在常溫下 氨在飽和食鹽水中的溶解度很大 二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小 先氨化后碳酸化 是向高濃度的氨水中通入易溶于氨水的二氧化碳 能產(chǎn)生高濃度的 一 二 三 氨堿法的生產(chǎn)流程中 有哪些物質(zhì)參與循環(huán)利用 提示氯化銨與石灰乳反應(yīng) 生成的NH3參與循環(huán)利用 二氧化碳參與循環(huán)利用 一 二 三 三 聯(lián)合制堿法聯(lián)合制堿法是將氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)純堿和氯化銨的方法 它是由我國化工專家侯德榜研究成功的 故也稱侯氏制堿法 1 生成碳酸氫鈉和氯化銨 將原料 精制食鹽水 與原料 來自合成氨的NH3和CO2 反應(yīng) 化學(xué)方程式為NaCl NH3 CO2 H2ONaHCO3 NH4Cl 2 制取碳酸鈉 化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O 聯(lián)合制堿法與氨堿法的主要區(qū)別在哪里 有哪些優(yōu)點 提示聯(lián)合制堿法利用合成氨生產(chǎn)中的氨和二氧化碳 生產(chǎn)過程中回收氯化銨 聯(lián)合制堿法使NaCl中的Cl 也得以利用 減少了原料CaO 不再產(chǎn)生廢渣CaCl2 增加了新產(chǎn)品NH4Cl 既免于廢渣CaCl2對環(huán)境的污染 又使各原料得到充分利用 一 二 一 氨堿法生產(chǎn)純堿1 氨堿法生產(chǎn)純堿的主要過程 1 食鹽水的精制 在配制的飽和食鹽水中加入石灰乳和純堿 以除去食鹽水中的Mg2 和Ca2 2 食鹽水氨化 在精制食鹽水中通入氨氣制成氨鹽水 3 氨鹽水碳酸化 使氨鹽水吸收CO2 生成NaHCO3和NH4Cl NaCl NH3 CO2 H2ONaHCO3 NH4Cl 一 二 4 碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化 濾出碳酸氫鈉后煅燒得純堿 同時回收近一半的CO2再利用 5 氨的循環(huán) 將NH4Cl加石灰乳加熱 回收氨循環(huán)利用 一 二 2 飽和NaCl溶液和NaHCO3溶液混合產(chǎn)生白色沉淀的原因20 時一些物質(zhì)在水中的溶解度 g NaCl和NH4HCO3都是可溶性的強電解質(zhì) 在水溶液里發(fā)生電離 一 二 3 氨堿法中加入氨的主要作用飽和NaCl溶液中Na 的物質(zhì)的量濃度較大 二氧化碳在水中生 氨與水發(fā)生反應(yīng)使溶液顯堿性 一 二 誤區(qū)警示氨堿法制純堿時 應(yīng)先向飽和食鹽水中通氨氣 后通二氧化碳氣體 因為氨氣在飽和食鹽水中的溶解度很大 二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小 一 二 二 氨堿法與聯(lián)合制堿法的比較1 綜合比較 一 二 2 工藝流程比較 一 二 特別提醒 1 向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳的順序容易答反 應(yīng)先通氨氣再通二氧化碳 因為氨氣在水中的溶解度大 先通氨氣可以吸收更多的二氧化碳 有利于生成較多的碳酸氫鈉而析出 2 在氨堿法和聯(lián)合制堿法的過程中 CO2均可循環(huán)利用 知識點1 知識點2 氨堿法生產(chǎn)純堿 例題1 根據(jù)氨堿法的原理 首先配制氨化飽和食鹽水 即向飽和食鹽水中加入氨水 體積比1 1 并充分攪拌 再將二氧化碳通入氨化飽和食鹽水中 控制一定的溫度 直至有碳酸氫鈉析出 請回答下列問題 1 用化學(xué)方程式分別表示出氨和二氧化碳在水中產(chǎn)生 2 向飽和食鹽水中加入氨水和通入二氧化碳的先后順序是先加氨水后通二氧化碳 是否可以先通二氧化碳后加氨水 為什么 3 寫出氨堿法生成碳酸氫鈉的化學(xué)方程式 知識點1 知識點2 解析 在通常狀況下 氨在1體積水中溶解近700體積 二氧化碳在1體積水中僅溶解約1體積 所以應(yīng)先向飽和食鹽水中通入NH3 然后再通CO2 這樣會使溶液里 2 不可以 在常溫下 氨在飽和食鹽水中的溶解度很大 二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小 若先通二氧化碳后加氨水 溶液里只能產(chǎn)生很小濃度的 知識點1 知識點2 聯(lián)合制堿法 例題2 侯德榜制堿法 也叫聯(lián)合制堿法 其生產(chǎn)流程可簡要表示為下圖 1 向沉淀池中通入CO2和NH3時 應(yīng)先通入 原因是 2 沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 知識點1 知識點2 3 向母液中通氨氣并加入細小的食鹽顆粒 冷卻析出的副產(chǎn)品是 通入NH3的作用是 填選項 B 使NaHCO3更多地析出C 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3 提高析出的NH4Cl純度 4 為提高原料氯化鈉的利用率 主要是設(shè)計了循環(huán) 填上述流程中的編號 物質(zhì)X是 從沉淀池中分離沉淀的操作是 5 CO2是制堿工業(yè)的重要原料 侯德榜制堿法和氨堿法中CO2的來源有何不同 6 產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉 可以用加熱分解的方法測定產(chǎn)品中純堿的質(zhì)量分數(shù) 已知樣品質(zhì)量為ag 加熱至質(zhì)量不再改變時稱重為bg 則純堿的質(zhì)量分數(shù)為 知識點1 知識點2 解析 1 聯(lián)合制堿法的反應(yīng)原理為NH3 CO2 NaCl H2ONaHCO3 NH4Cl 為能夠生成更多的NaHCO3 可以利用氨氣極易溶于水的性質(zhì) 先通入氨氣至飽和 再通入CO2 可以吸收較多的CO2 否則若先通入CO2 因CO2溶解度小 不能生成大量的NaHCO3 2 煅燒爐中利用NaHCO3的不穩(wěn)定性 加熱使其分解為Na2CO3 CO2和水 分解產(chǎn)生的CO2 X 可以循環(huán)使用 3 母液為高濃度的NH4Cl溶液和飽和NaHCO3溶液 通入氨氣提高溶液OH 的濃度 且提供的堿性環(huán)境可以將NaHCO3轉(zhuǎn)化為溶解度更大的Na2CO3 得到更多 更純的NH4Cl 4 循環(huán)操作將Na2CO3循環(huán)使用 可以將Na2CO3再次轉(zhuǎn)化為NaHCO3 沉淀池中的碳酸氫鈉可通過過濾得到 5 從圖可知 侯德榜制堿法中的CO2來自合成氨廠 氨堿法制取純堿的生產(chǎn)中 CO2則是由石灰石分解制得的 知識點1 知識點2 6 設(shè)樣品中NaHCO3的質(zhì)量為m2NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O m168g62gmag bg 知識點1 知識點2 答案 1 NH3CO2在飽和食鹽水中溶解度小 而NH3易溶于水 先通入NH3有利于CO2的吸收 3 NH4ClAC 4 CO2過濾 5 前者CO2是由合成氨廠提供 后者CO2是由碳酸鈣分解得到 12345 1下列反應(yīng)原理在索爾維制堿法中沒有使用的是 解析 A項在索爾維制堿法中用于回收NH3 C項用于制備純堿 D項用于制備NaHCO3 答案 B 12345 2純堿是一種重要的化工原料 目前制堿工業(yè)主要有 氨堿法 和 聯(lián)合制堿法 兩種工藝 下列說法錯誤的是 A 聯(lián)合制堿法 是在 氨堿法 的基礎(chǔ)上進行技術(shù)革新的成果B 聯(lián)合制堿法 和 氨堿法 所用的氨都取自合成氨廠C 聯(lián)合制堿法 和 氨堿法 所用的CO2都來自石灰石的分解D 聯(lián)合制堿法 的副產(chǎn)品是氯化銨 氨堿法 的副產(chǎn)品是氯化鈣解析 氨堿法 所用的CO2來自石灰石的分解 聯(lián)合制堿法 將合成氨廠和制堿廠聯(lián)合進行生產(chǎn) 利用合成氨廠制造氫氣時的副產(chǎn)品CO2作為制堿的原料 答案 C 12345 3與索爾維制堿法相比 侯德榜制堿法最突出的優(yōu)點是 A 原料利用率高B 設(shè)備少C 循環(huán)利用的物質(zhì)多D 原料易得解析 聯(lián)合制堿法 生產(chǎn)了副產(chǎn)品NH4Cl 所以提高了原料的利用率 答案 A 12345 4反應(yīng)NaCl CO2 NH3 H2ONaHCO3 NH4Cl是著名的 侯氏制堿法 的重要反應(yīng) 下面是4位同學(xué)對該反應(yīng)涉及的有關(guān)知識發(fā)表的部分見解 其中錯誤的是 12345 解析 析出NaHCO3后的溶液為NaHCO3的飽和溶液 答案 C 12345 5侯氏制堿法的步驟如下 試回答下列問題 1 若上述的懸濁液是NaHCO3和NH4Cl的混合液 則 和 的總反應(yīng)方程式為 2 由這一反應(yīng)可知NaCl比NaHCO3溶解度 3 操作 不能顛倒的原因是 4 的操作叫 5 的操作叫 12345 解析 1 根據(jù)反應(yīng)物和生成物可寫出總反應(yīng)方程式 2 由制備步驟可知 第 步得到的懸濁液含有NaHCO3固體 說明NaCl的溶解度比NaHCO3的溶解度大 答案 1 NaCl NH3 CO2 H2ONaHCO3 NH4Cl 2 大 3 CO2在水中的溶解度較小 后通NH3不可能產(chǎn)生大量 4 過濾 5 煅燒